Miękka rękawica robotyczna może umieścić codzienne życie w zasięgu ręki pacjentów

Inżynierowie z Harvardu opracowali miękką rękawicę robota, która umożliwia osobom o ograniczonej ruchomości dłoni chwytanie i podnoszenie przedmiotów. Urządzenie może pomóc szacunkowo 6,8 milionom ludzi w Stanach Zjednoczonych, którzy mają problemy z poruszaniem się rąk, czy to z powodu choroby zwyrodnieniowej, udaru czy podeszłego wieku.

Ta robotyczna rękawica jest bardziej miękka i lżejsza niż dostępna technologia wspomagająca dłonie.

Do tej pory rękawicę przetestowało dziewięciu pacjentów z ALS, dystrofią mięśni, niekompletnymi urazami rdzenia kręgowego lub powikłaniami po udarze.

Celem jest przywrócenie niezależności ludziom, którzy utracili zdolność pojmowania, mówi Conor Walsh, profesor w Harvard Wyss Institute for Biological Inspired Engineering. Projekt był prowadzony przez Panagiotis Polygerinos, pracownika ds. rozwoju technologii w laboratorium Walsha. Walsh uważa, że ​​w ciągu trzech lat rękawica będzie odpowiednia do użytku w środowisku medycznym.

W przypadku trudności z poruszaniem się rąk istniejące roboty z twardymi egzoszkieletem mogą pełnić funkcję urządzeń pomocniczych i prowadzić pacjentów przez ćwiczenia rehabilitacyjne. Ale miękka rękawica robotyczna bardziej elastycznie dopasowuje się do stawów pacjenta, dobrze współpracuje z tkanką miękką, taką jak ludzka skóra, a ponieważ jest znacznie lżejsza, mogłaby w końcu zostać zabrana do domu, zamiast ograniczać się do użytku w klinice.

Rękawica może zapewnić pacjentom zręczność niezbędną do wykonywania podstawowych czynności życia codziennego, mówi Steve Kelly, prezes i COO firmy Myomo, twórcy pomocniczych urządzeń robotycznych do ramienia i dłoni, która nie była zaangażowana w projekt.

Rękawica jest zaprogramowana mechanicznie do wykonania pojedynczego zadania, wykonywanego ruchem zginającym palców oraz ruchem zginającym i skręcającym kciuk. Palce są zasadniczo silikonowymi balonami – różowymi, gumowymi rzeczami – z żółtymi włóknami skrzyżowanymi wewnątrz. Gdy do rękawicy pompowana jest woda pod ciśnieniem z dołączonej nerki, włókna zapobiegają rozszerzaniu się balonu, więc ich ułożenie programuje zginanie palca w określony sposób. Na przykład w kostkach jest mniej włókien, co powoduje, że palec się tam zgina.

Rękawica pomaga pacjentce z dystrofią mięśniową w podnoszeniu przedmiotów, z którymi wcześniej miała trudności.

Polygerinos pozwalają mi to wypróbować. Zewnętrzna strona rękawicy wykonana jest z miękkiej tkaniny przypominającej neopren, palce pokryte są serią przezroczystych gumowatych pierścieni zapewniających przyczepność. Wsunęłam lewą rękę w rękawiczkę, a on przestawił przełączniki. Silnik brzęczał jak szlifierka taśmowa i bez mojej pomocy moje palce i kciuk zwinęły się w chwytającym ruchu. Czułem się, jakby ktoś inny był pod moją ręką – ktoś silniejszy, poruszający moimi palcami w moim imieniu. Rękawica jest dostosowana do ręki pacjenta, tak aby stawy były prawidłowo ustawione, a ta rękawica była dla mnie trochę za duża, ale mimo to czuła się komfortowo.

To naprawdę proste, ponieważ wszystko, co robisz, to zwiększanie ciśnienia i otrzymujesz ten przyjemny złożony ruch, mówi Walsh. Minusem jest to, że cały czas ten jeden ruch.

Chociaż jest to ograniczenie, chwytanie jest niezwykle ważne i wielu pacjentów potrzebuje w tym pomocy, mówi profesor MIT Neville Hogan, który tworzy roboty do rehabilitacji pacjentów po udarze mózgu. Większość zaburzeń neurologicznych powoduje osłabienie mięśni, co prowadzi do osłabienia siły chwytu, mówi. Jednak mięśnie rąk pacjentów po udarze często są domyślnie zaciśnięte, więc Hogan mówi, że często mają najwięcej problemów z otwarciem dłoni. Zespół twierdzi, że rękawica nie ma obecnie wystarczającej siły, aby otworzyć dłoń, jeśli mięśnie są zaciśnięte, ale mają nadzieję, że w przyszłości doda tę funkcjonalność.

Chcą też, aby urządzenie było lżejsze. Rękawica waży 10 uncji, a nerka zawierająca baterię, kontrolery, czujniki, pompkę i wodę waży około siedmiu funtów (dwa razy więcej niż 13-calowy MacBook Pro).

Rękawica jest obsługiwana przez naciśnięcie przełącznika lub poleceniem głosowym. Następnym krokiem jest zaprojektowanie rękawicy, która może się poruszać, gdy wykryje sygnały w mięśniach własnych ramion pacjenta, tak aby pacjenci mogli kontrolować ją w bardziej intuicyjny sposób. Zaprojektowanie takiego systemu sterowania jest trudne. Nawet pacjenci z tym samym stanem mają indywidualne zróżnicowanie, a pacjenci mają dobre i złe dni. Możesz więc pewnego dnia wypróbować swoje elektrody — sygnały są doskonałe, możesz obsługiwać rękawicę. Wyjeżdżasz dwa dni później, coś jest nie tak i nie otrzymujesz ponownie tych samych sygnałów, mówi Polygerinos.

Kelly uważa, że ​​kluczem będzie mechanizm kontrolny. Mówi, że ten, kto ma najlepszą kontrolę, będzie miał najlepsze rozwiązanie komercyjne. Szacuje, że w ciągu pięciu lat jest to prawdopodobnie rozsądne, aby móc to osiągnąć jako osoba niepełnosprawna.

Zapytany, czy pamięta najlepszą rzecz, jaką pacjent powiedział podczas próbowania rękawicy, Polygerinos wygląda na zamyślonego, a potem jego twarz się rozjaśnia. O mój Boże, mogę znowu uszczypnąć!

ukryć